Hidrológiai Közlöny 1972 (52. évfolyam)
12. szám - Bulkai Lajos: A derítés elméleti és gyakorlati vonatkozásai a jelenlegi kutatási szemlélet tükrében
538 Hidrológiai Közlöny 1972. 11. sz. Beszámoló A derítés elméleti és gyakorlati vonatkozásai a jelenlegi kutatási szemlélet tükrében* BÜLXAI L A ,T O 8** A felszíni vizek tisztításának módszereit a vegyiparihoz szokták hasonlítani. Ez bizonyos mértékben igaz, de kettőjük között mégis igen nagy különbséget jelent, hogy a víztisztításnál a kezelendő alapanyag rendkívül változatos akár a vízben oldott, akár pedig a benne lebegő anyagok fajtáját, minőségét, méretét, ill. azok sokféleségét tekintjük. Emiatt nincs ugyanazon minőségű víz s ez az oka annak, hogy a víztisztítás elméleti és technológiai vonatkozásaiban még nem beszélhetünk véglegesen megállapított törvényszerűségekről, szabályokról, megoldásokról s emiatt nem lehet általánosan érvényes receptet adni arra. 1. Derítéssel eltávolítandó anyagok tulajdonságai Miután a felszíni vízből a nagyobb méretű lebegő szennyezéseket az ún. durva tisztítás technológiai folyamata eltávolította, abban már csak a tized milliméter nagyságrendű s annál kisebb lebegő anyagok maradnak. Ezek ásványiak és szervesek lehetnek, mely utóbbiaknak nagyon lényeges részét a mikroorganizmusok teszik ki. Mint minden folyadékkal érintkező szilárd test, így a lebegőanyagok is felületi energiájuk folytán a folyadékból ionokat, főleg anionokat kötnek magukhoz, melynek következtében felületük elektrosztatikusán negatív töltésűvé válik. Minél kisebb a szennyezés mérete, annál fontosabb szerepe van e felületi töltésnek, mivel az azonos töltések miatti taszító erők annál jobban tudják megakadályozni azok ülepedését. Főleg az egy mikron körüli és annál kisebb, azaz a kolloidális méretek tartományában van a töltéseknek uralkodó szerepük. Természetesen a negatív felületi töltés maga köré gyűjt bizonyos mennyiségű pozitív töltésű kationt is, melynek egy része szorosan, más része lazábban, diffúz módon kötődik a lebegőanyaghoz. Ezek a kationok csökkentik a felületi negatív töltés kifelé ható elektrosztatikus energiáját. Emiatt az a szorosan kötött és diffúz réteg határán a felületen kialakult töltésnagysághoz viszonyítva kisebb negatív értékkel, az ún. zéta-potenciállal jelentkezik. A zéta-potenciál értéke szoros kapcsolatban áll a vízben oldott anyagokkal, az ionok vegyértékével és koncentrációjával. Minél nagyobb a kationok vegyértéke és koncentrációja, aniiál jobban csökken. A felszíni vizekben általában igen nagy mennyiségű a mikroszkopikus méretű anyag. E részecskék számát átlagosan 10®—10 1 0-re teszik literenként. ígv, amikor a vízminták lebegőanyagának átlagos töltéséről beszélnek, az sok részecske töltésének középértéke. Az ásványi anyagoké —13 és * Előadásként elhangzott a MTA, Vízgazdálkodástudományi Főbizottsága Vízellátás-Csatornázási Albizottsága 1972. VI. 14-i ülésén. ** Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. —20 mV közötti, míg az algáké ennél kisebb, —13 —8 mV körüli. Az algák vizsgálatánál megfigyelték, hogy azok töltése függ a sejtfal anyagától, valamint az algák élettevékenységétől is. Éjjel általában nagyobb, nappal kisebb. Mivel az algák mennyisége a mi éghajlati viszonyaink között az év folyamán nagymértékben változik, ezért azoknak viszonylag kisebb zéta-potenciálja erősen befolyásolja a vett minták átlagát. Nyáron pl. a Dunában mintegy 2 mV-tal kisebb az átlag, mint télen. 2. Derítő- és segédderítőszerek hatáskiíejtése A víztisztítás során úgy tudunk e nagyon kisméretű lebegő szennyezőktől megszabadulni, hogy kémiai vagy fizikai-kémiai úton csökkentjük, ill. lekötjük a töltéseket s á taszító hatást kiküszöbölve lehetővé tesszük a nagyobb pelyhekké való összenövést, melyek már ülepedőképesek. Derítőszerül háromvegyértékű fémeknek, az alumíniumnak és (ferri) vasnak sóit használják. Ezek vízbe kerülve disszociálnak s kationjaik, a fémionok a primer kémiai erők útján részben fémhidroxidokká alakulnak, részben pedig a negatív töltésű lebegőanyagok kísérő ionfelhőjébe jutva csökkenteni képesek, sőt meg is szüntethetik azok zéta-potenciálját. Az ellenionok semlegesítő törvényszerűségére vonatkozik a Schulze— Hardy szabály. Ennek értelmében a kétértékű ion 50—60szor, a háromértékű pedig 700—1000-szer hatásosabb, mint az egy vegyértékű ion. A víztisztítás gyakorlatában azonban ez a hatás csak egyik, de nem döntő része a koaguláció folyamatának. Sokkal inkább fontos az előbb már említett és a fémhidroxidok kialakulása közben létrejövő hatás, amikor a víztisztításban általános kémiai viszonyok (pH, ionkoncentráció, fizikai és kémiai jellemzők) között játszódnak le ezek az alapvető koagulációs folyamatok. Ekkor a derítő fémsó kationját a disszociáció után koordinációs kötéssel 6 db vízmolekula veszi körül, melyek közül előbb egyet, majd kettőt, végül pedig hármat hidroxilion vált fel. Amíg a háromszoros pozitív töltéssel rendelkező fémionból semleges hatású fémhidroxid lesz, a közbenső „termékek", az ún. fémhidroxokomplexek pozitív töltésűek, sőt hajlamosak a hasonló fémhidroxo-komplexekkel való polimerizációra is. Ilyenformán hosszabb láncú, vagy csomós alakzatok képződnek, melyeknek kisebb vagy nagyobb pozitív töltése mindaddig fennmarad, míg a fémhidroxidokban létre nem jön az alumínium és hidroxil ionrészek között az 1: 3 arány. Amíg az így kialakuló fémhidroxo-komplexek pozitív töltésű stádiumban vannak, képesek a negatív töltésű lebegőanyagok semlegesítésére, ill. azok koordinációskémiai kötésére. Sőt ezt olyan módon teszik, hogy a semleges állapotú, véglegesen
